DOS ATOMISTAS AO ÁTOMO MODERNO Um resgate histórico da evolução dos modelos atômicos - Kaio Silva (1)

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Instituto Federal de Pernambuco campus Pesqueira. Curso de Licenciatura em Física. 09 de março de 
2021. 
 
 
DOS ATOMISTAS AO ÁTOMO MODERNO: Um resgate 
histórico da evolução dos modelos atômicos 
 
FROM ATOMISTS TO MODERN ATOM: A historical rescue of the 
Evolution of atomic models 
 
 
Kaio Moab de Oliveira Silva 
 
 kmos@discente.ifpe.edu.br 
Oberlan da Silva 
 
oberlan.silva@pesqueira.ifpe.edu.br 
 
 
 
 
 
RESUMO 
 
O presente trabalho traz um levantamento da evolução dos modelos atômicos, partindo 
do pensamento grego com as primeiras ideais dos atomistas, passando pelos modelos 
atômicos da era clássica e culminando com os modelos estudados pela Física de 
Partículas. Assim, descrevemos as primeiras ideias da constituição da matéria, 
mostrando o desenvolvimento da construção das ideias do átomo, finalizando com o 
átomo moderno descrito pelo modelo padrão para as partículas. A pesquisa adota uma 
metodologia de revisão bibliográfica enfatizando a importância da história e da filosofia 
da ciência como ferramenta de ensino. Nossa proposta foi construir um texto que 
possa apoiar essa discussão na educação básica. 
 
Palavras-chave: HFC. Modelos atômicos. Evolução. 
 
 
ABSTRACT 
 
The present work presents a survey of the evolution of atomic models, starting from the 
Greek thought with the first ideas of the atomists, passing through the atomic models of 
the classical era and culminating in the models studied by Particle Physics. Thus, we 
will describe the first ideas of the constitution of matter, showing the development of the 
construction of the ideas of the atom, ending with the modern atom described by the 
standard model for the particles. The research adopts a bibliographic review 
methodology emphasizing the importance of the history and philosophy of science as a 
teaching tool. Our proposal was to build a text to support this discussion in basic 
education. 
 
 
Keywords: HFC. Atomic Models. Evolution. 
Instituto Federal de Pernambuco campus Pesqueira. Curso de Licenciatura em Física. 09 de março de 
2021. 
 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
 
Atualmente o ensino de física nas escolas de nível médio, limita-se apenas aos 
conteúdos que se definem como Física Clássica, deixando de lado uma discussão 
pertinente sobre a Física Contemporânea e sua importância para o desenvolvimento 
tecnológico e de produtos da atualidade. Segundo os PCNEM (2000) a inserção da 
Física Moderna e Contemporânea proporciona discursões sobre o desenvolvimento da 
história da ciência. Isso muitas das vezes se deve à falta de professores qualificados 
para o desempenho da função, ao engessamento dos currículos da educação básica e 
da falta de estruturas mínimas de ensino que não permitem o avanço para os 
conteúdos da física contemporânea. 
 
Segundo os PCNs+ (2002) os aspectos da Física Moderna serão indispensáveis 
para que os jovens tenham uma compreensão mais ampla sobre a formação da 
matéria. 
 
Tendo sido iniciada ainda no período pré-socrático (século VII ao V a.C) a 
discussão sobre a formação da matéria ainda suscita muitos debates e apresenta 
muitas questões em aberto. Contudo, apenas no século XIX essa discussão foi 
retomada pelo filosofo francês Pierre Gassedi (1592 - 1655) e Robert Boyle (1627 - 
1691). 
 
Os primeiros filósofos buscavam explicar o mundo natural, sem recorrer ao 
sobrenatural, assim o pensamento filosófico foi ganhando força e escolas foram 
surgindo, entre elas se destaca a escola de Mileto1. Segundo Marcondes (2008, p. 24) 
“a fim de evitar a regressão ao infinito da explicação causal, o que a tornaria 
insatisfatória, esses filósofos vão postular a existência de um elemento primordial que 
serviria de ponto de partida para todo o processo”. 
 
Tales de Mileto (624 - 546 a.C) foi o primeiro filósofo a formular a ideia de um 
elemento primordial. Segundo ele esse elemento era a água, o fundamental nesse 
pensamento, não é a escolha da água, mas a própria ideia de tentar buscar uma 
unidade elementar para explicar do que era composta a matéria. Muitos outros filósofos 
buscaram diferentes princípios para tentar explicar os fenômenos naturais. 
 
Para Anaxímenes (588 - 524 a.C) discípulo de Tales, o ar seria o elemento 
primordial, para Anaximandro (610 - 546 a.C) seria o Ápeiron que ele classificava como 
sendo ilimitado e indefinido, para Heráclito (500 - 450 a.C) seria o fogo e para 
Demócrito (460 - 370 a.C) o elemento primordial seria o átomo. 
 
O primeiro filósofo a falar no átomo foi Leucipo (500 - 430 a.C) fundador da escola 
atomista e discípulo de Zenão (490 - 430 a.C). O pensamento atomístico defende a 
ideia de que as coisas são formadas por átomos e pelo vazio, esses átomos têm a 
propriedade de atração e repulsão assim dando origem aos fenômenos da natureza. 
 
Hoje com o avanço tecnológico podemos facilmente comprovar a aplicação dos 
conceitos básicos da física de partícula, amplamente usada na medicina em raios 
x,radioterapia, algumas clínicas têm acelerador de partícula linear em pequeno porte 
para auxiliar nos diagnósticos de algumas doenças. 
 
 
1 Fundada no século VI a.C, desenvolveu um pensamento crítico científico tendo como fundador Tales 
de Mileto, seus membros tentavam explicar os fenômenos da natureza sem recorre aos mitos. 
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O que nos preocupa é que o ensino das ciências hoje não tem acompanhado os 
avanços tecnológicos, o ensino de física na educação básica estacionou a uma 
metodologia tradicional, com um currículo obsoleto e desatualizado tornando as aulas 
monótonas. 
 
Um curriculum de Física desatualizado tem como resposta uma 
descontextualização da realidade do aluno (Oliveira et al.2007). Os PCNs corroboram 
com essa ideia “como cada ciência, que dá nome a cada disciplina, deve também 
tratar das dimensões tecnológicas a ela correlatas, isso exigirá uma atualização de 
conteúdos ainda mais ágil, pois as aplicações práticas têm um ritmo de transformação 
maior que o da produção científica” (PCNs, 2002, p 209). Diante disso há uma 
necessidade de constantes atualizações nos currículos da física na educação básica. 
 
Diante disso, este trabalho se propões a fazer um levantamento histórico sobre a 
evolução dos estudos a respeito do átomo, explanando os principais cientistas e suas 
descobertas, partindo da ideia do átomo indivisível de Demócrito, mostrando a ordem 
cronológica do desenvolvimento dos modelos atômicos e os principais responsáveis 
pela criação, até os estudos que deram origem à física partículas com o advento do 
átomo moderno, assim disponibilizamos esse texto para auxiliar o professor nas aulas 
de física em especial na evolução da teoria atômica. 
 
 
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
 
 
“Os atomistas encabeçados por Demócrito pensavam que a matéria era constituída 
por partículas minúsculas e indivisíveis”, (Gonick e Criddle, 2006). Essa corrente de 
pensamento foi amplamente difundida pela escola atomística no período pré-socrático, 
tendo como fundado Leucipo. “Este filósofo defendia que a matéria só poderia ser 
dividida em porções cada vez menores até um limite, que correspondia a uma partícula 
indivisível – o átomo” (Pires e Ribeiro, 2008). Após a Grécia antiga (século VII ao V 
a.C) as discussões sobre o átomo ficaram adormecidas por um tempo, retornando com 
o filosofo francês Pierre Gassedi quando apresentou a diferença entre átomo e 
molécula. 
 
Robert Boyle foi o primeiro cientista a provar experimentalmente que toda matéria 
era constituída por átomos. Partindo do pressuposto que a matéria é formada por 
pequenas partículas que os gregos denominavam átomo, Boyle observou que um gás 
em um recipiente fechado, munido de um êmbolo, quando submetido a uma certa 
pressão ocupa um certo volume. Após exercer uma pressão maior sobre o êmbolo, a 
mesma porção de gás se comprime e passa a preencher um volume menor. Boyle 
concluiu que toda matéria é formada por minúsculas partículas.Segundo Dias et al. 
(1992 apud SILVA, 2013) foi preciso decorrerem mais alguns anos, até por volta 1800, 
para ressurgir novamente da teoria atómica, graças aos trabalhos de vários químicos, 
destacando-se o de Dalton. 
 
Em 1803, John Dalton publicou seu trabalho Absorption of Gases by Water and 
Other Liquids (Absorção de gases pela água e outros líquidos), nesse trabalho ele 
postulou sua teoria atômica. Segundo Pinheiro, Costa e Moreira (2011, p. 21) “O 
caminho até a teoria atômica começou a ser percorrido quando Dalton soube que 
Lavoisier (1743-1794) havia identificado que o ar atmosférico era composto, pelo 
menos, por dois gases de pesos diferentes”. Dalton inferiu que os gases tinham a 
capacidade de misturar-se entre si, mas não combinavam quimicamente. Ao tentar 
explicar sua teoria Dalton assume que os gases que compõem a atmosfera são 
formados por partículas últimas da matéria, que depois ele chama de átomo. 
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A teoria de Dalton representou um marco na história da teoria atômica; 
anteriormente tudo que se tinha eram suposições, depois de Dalton a teoria 
começou a ganhar força, pois apresentou um caráter científico agregando 
resultados experimentais e ganhando credibilidade. (Pinheiro; Costa; Moreira, 
2011, p. 23) 
 
 
Dalton propôs sua teoria atômica, em que o átomo seria uma pequena esfera 
maciça, indestrutível e indivisível, pode ver sua representação na figura 1. 
 
 
Assim, este modelo dava conta, em sua época, de explicar os questionamentos que 
Dalton e outros pesquisadores tinham sobre o comportamento de gases, 
fenômenos meteorológicos, bem como a composição da atmosfera. Porém, essa 
proposta perdurou por vários anos até o seu modelo dar os primeiros sinais de que 
chegara a um limite, onde era necessário novos estudos para a estrutura atômica. 
(MELZER; AIRES, 2015, p. 4) 
 
 
Figura 1 – Modelo atômico de Dalton. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: https://static.todamateria.com.br/upload/57/d0/57d031ac8941d-modelo-atomico-de-dalton.jpg 
 
 
Joseph John Thomson (1856 - 1940) físico britânico, foi influenciado pelos 
trabalhos de M. Faraday (1791 – 1867) que tentava explicar experimentalmente a 
condução de cargas elétrica, em 1897, Thomson construiu um aparato que acoplou 
duas placas metálicas que funcionavam como eletrodos de polaridade positiva e 
negativa, em um tubo de vidro revestido por material florescente. Thomson aplicou uma 
grande tensão aos terminais das placas e notou que a parte oposta do eletrodo 
negativo brilhava. Ele justificou esse fenômeno como sendo a emissão de partículas 
pelo eletrodo negativo, assim essas partículas eram atraídas pelas placas carregadas 
positivamente. Essas partículas foram denominadas de elétrons. 
 
 
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Figura 2 – Experimento de Thomson 
 
 
 
Fonte: https://www.engquimicasantossp.com.br/2017/03/modelo-atomico-de-thomson-modelo-
pudim.html 
 
 
Após demorada consideração sobre os experimentos, pareceu-me que não havia 
como escapar das seguintes conclusões: 1) Que os átomos não são indivisíveis, 
pois partículas negativamente eletrizadas podem ser arrancadas deles pela ação 
das forças elétricas... 2) Que essas partículas são todas de mesma massa e 
carregam a mesma carga de eletricidade negativa, qualquer que seja a espécie de 
átomo de que derivem, e são constituintes de todos os átomos. 3) Que a massa 
dessas partículas é menor que a milionésima parte da massa do átomo de 
hidrogênio. ... No início, denominei essas partículas de corpúsculos, mas agora são 
chamadas mais apropriadamente de elétrons, (Thomson 1897, p.338) 
 
 
Segundo Melzer e Aires (2015, p. 5) “No ano de 1903, seus estudos na tentativa de 
compreender a distribuição dos elétrons com os cálculos de carga e massa do elétron, 
culminaram em sua proposta atômica de 1904”. O modelo atômico apresentado por 
Thomson era formado por anéis dentro de uma esfera com cargas positivas. 
 
 
Figura 3 – Modelo atômico de Thomson 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: https://www.gestaoeducacional.com.br/wp-content/uploads/2019/03/Modelo-Thompson.png 
 
 
Geiger (1882 - 1945) e Marsden (1889 - 1970), realizaram um procedimento 
experimental bombardeando uma fina folha de ouro com partículas alfas. A maioria das 
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partículas atravessavam a folha apresentando pequenos desvios, mas, 
supreendentemente algumas partículas atingiam a folha e voltavam. Após dois anos 
dessa experimentação foi que Ernest Rutherford (1871 - 1937) conseguiu solucionar 
esse problema propondo que um átomo era formado por um pequeno núcleo; em que 
orbitava os elétrons. 
 
O átomo, formado pelos elétrons de Thomson e pelo núcleo de Rutherford, não 
funcionava. Rutherford havia sugerido que a estrutura atômica é análoga ao sistema 
solar: os planetas são os elétrons e o Sol é o núcleo, mas a atração é eletromagnética 
(e não gravitacional, como no sistema solar), (Ostermann, 2001). 
 
 
Figura 4 – Modelo atômico de Rutherford 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: https://cienciaemacao.com.br/wp-content/uploads/2019/03/modelo-atomico.jpg 
 
 
2.1 As Primeiras ideias para a ruptura... 
 
 
No final do século XIX a “catástrofe do ultravioleta”2 foi o grande transtorno para os 
físicos da época. Max Karl Ernst Ludwig Planck (1858 - 1957) supôs que, na superfície 
do corpo negro, existem osciladores harmônicos (cargas elétricas oscilantes) que só 
poderiam ter determinados valores E para sua energia (Newton, 2012, p. 338). Cada 
valor energético correspondia a um estado quântico, assim um corpo absorve ou emite 
radiação em pacotes de energias Planck relacionou matematicamente a energia de um 
quantum (fótons) à frequência da radiação. Ele percebeu que a energia do quantum 
era inversamente proporcional ao comprimento de onda. Definindo assim a expressão 
para o cálculo da energia: E=hf. 
 
 
Em 14 de dezembro de 1900, Max Karl Ernst Ludwig Planck (1858-1957) 
apresentou, em uma reunião da Sociedade Alemã de Física, o trabalho intitulado 
Sobre a Teoria da Lei de Distribuição de Energia no Espectro Normal, em que 
introduziu o conceito de quantização da energia e deu origem a uma das 
revoluções da física no século XX. (STUDART, 200, p.1) 
 
 
Niels Henry David Bohr (1885 - 1962) tinha conhecimento do trabalho de Planck, 
assim tentou solucionar o problema da instabilidade do modelo atômico de Rutherford. 
“Se só aparecem determinadas riscas no espetro, isto é, se só são emitidas pelo átomo 
 
2 A catástrofe do ultravioleta, também chamada catástrofe de Rayleigh-Jeans, é uma falha da teoria 
clássica do eletromagnetismo para explicar a emissão eletromagnética de um corpo em equilíbrio 
térmico com o ambiente, ou um corpo negro. 
 
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determinadas radiações, então, dentro do átomo, o elétron só pode ter certas energias 
e não todas” (Dantas e Ramalho, 2007, p. 31). Bohr percebeu que o elétron gira em 
torno do núcleo formando uma orbita circular, que a energia emitida tinha um valor 
quantificado e quando o elétron absorvia energia ele transitava de uma orbita mais 
interna para uma orbita mais externa. Em 1913 Bohr estabelece seu modelo atômico. 
 
Além de propor a existência do núcleo atômico, Rutherford sugeriu que ele seria 
divisível ao propor a existência de uma nova partícula elementar o próton. Ele 
conseguiu realizar a transmutação, ao transformar um átomo de nitrogênio em um 
átomo de oxigênio, reafirmando que o átomo era capaz de desintegrar, assim 
concluindo que seu núcleo era divisível. 
 
 
Figura 5 – Modelo atômico de Bohr.Fonte: https://conhecimentocientifico.r7.com/wp- content/uploads/2020/06/modelo-atomico-de-bohr-o-
que-e-definicao-fundamentos-e-exemplos-1-1024x1024.png 
 
 
Segundo Alves (2014) “quando Rutherford descobriu que o número de prótons em 
um núcleo, suficientes para justificar sua carga não era suficiente para justificar sua 
massa, imediatamente sugeriu a existência de outras partículas, eletricamente neutras, 
no núcleo.” 
 
A procura pelos nêutrons teve início na década de 30 quando o físico Walter Bothe 
(1891 - 1957) bombardeou uma amostra de Berílio (Be) com partículas alfas (α)3, essa 
interação deu origem a uma nova radiação neutra, percebendo que se tratava de uma 
radiação gama (γ)4. O casal de físico Iréne Joliot-Curie (1897 - 1956) e Frédéric Joliot 
(1900 - 1958) reproduziram o mesmo experimento de Bothe, chegando a mesma 
conclusão sobre a natureza dessa radiação neutra, que se tratava de uma radiação 
gama (γ). Rutherford discordava desse resultado, acreditava que a radiação gama (γ) 
não teria energia suficiente para arrancar o próton. 
 
Em 1932, James Chadwick (1891 – 1974) decidiu reproduzir o mesmo experimento 
feito pelo casal, para isso ele acrescentou uma câmara de ionização e um oscilógrafo, 
 
3 Radiação alfa (α): também chamada de partículas alfa ou raios alfa, são partículas carregadas por 
dois prótons e dois nêutrons, sendo, portanto, núcleos de hélio. Apresentam carga positiva +2 e número 
de massa 4. 
 
4 Os raios gama (γ) são um tipo de radiação eletromagnética formada por fótons altamente energéticos e 
de alta frequência. Apresentam grande capacidade penetrante, sendo capazes de se propagar a 
milhares de metros no ar e atravessar chapas de aço com até 15 cm de espessura. Propagam-se no 
vácuo com a velocidade da luz, cerca de 300.000 km/s. 
 
https://brasilescola.uol.com.br/quimica/radiacoes-alfa-beta-gama.htm
https://brasilescola.uol.com.br/quimica/desintegracao-radioativa.htm
https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-sao-fotons.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-cor-frequencia-luz.htm
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os resultados obtidos concordava em partes com os resultados obtidos pelo casal, 
após a interação entre as partículas (α) e o Berílio (Be) produzia uma radiação neutra 
capaz de arrancar o próton da parafina, mas percebeu que essa radiação não poderia 
ser de raios gamas (γ), Chadwick concluiu que a partícula que formava essa radiação 
teria a massa semelhante ao do próton. Em 1934 Chadwick recebeu o Prêmio Nobel 
de Física, após publicar o artigo “Possível existência de um nêutron” na revista Nature. 
 
Em 1928 Paul Dirac (1902 - 1984) formulou a teoria sobre o comportamento do 
elétron, tendo como apoio a mecânica quântica e a relatividade restrita. Segundo 
Bediaga (2010, p.2) “a equação de Dirac como ficou conhecida tinha uma solução que 
descrevia, com precisão, o comportamento do elétron. Mas outra apontava para algo 
completamente inusitado: um elétron com energia negativa.” 
 
 
A interpretação de Dirac afirmava que todos os estados com energias menores do 
que zero estavam preenchidos com elétrons que por alguma razão não eram 
observados. Então, entrava em vigor o princípio de exclusão de Pauli (que proibia a 
transição para um estado que já estivesse ocupado). (Capucho, 2013, p.3.) 
 
 
Ao interpretar a solução da sua equação, Dirac percebeu que ela indicava a 
existência de uma nova partícula com características idênticas ao do elétron, 
diferenciando apenas em sua carga elétrica de sinal oposto. Assim, tínhamos um 
elétron positivo, que foi nomeado de pósitron. Em 1932 Carl D. Anderson (1905-1991) 
registrou experimentalmente a existência do pósitron, por meio de raios cósmicos 
(partículas que penetram o planeta Terra com velocidade próxima da luz) em uma 
câmara de nuvens. 
 
Ainda na década de 1920, existiam muitos questionamentos sobre o decaimento 
beta (β), radiação emitida pelos núcleos atômicos. Quando um elétron era emitido por 
um núcleo, o balanceamento energético não fechava, ou seja, o princípio da 
conservação da energia não estava sendo válido, acreditava-se que a energia inicial 
era maior que a energia da partícula recém-criada por esse núcleo. Para solucionar o 
problema do balanceamento energético, Wolfgang Ernst Pauli (1900 – 1958), em 1930 
sugeriu que existia uma segunda partícula neutra, conhecida como neutrino, assim 
associava a energia que faltava a essa partícula. Segundo Santos (2003) O neutrino só 
foi detectado em 1953 (23 anos depois da proposta de Pauli) numa experiência 
desenhada explicitamente para o efeito e realizada no estado da Carolina do Sul, na 
central nuclear de Savannah River por Clyde Cowan (1919 – 1974) e Frederick Reines 
(1918 – 1998). 
 
Logo após a descoberta do nêutron, foi proposto que juntamente com os prótons, 
faria parte do núcleo do átomo. O físico alemão Werner Karl Heisenberg (1901 – 
1976) denominando-as de núcleons. A interação dos núcleons acontecia por uma força 
atrativa que era capaz de superar a força repulsiva coulombiana. (Pinheiro; Costa; 
Moreira, 2011). 
 
Ao tentar explicar o comportamento dessa nova força, Heisenberg introduziu um 
novo conceito, o spin5 ou isospin, assim as partículas puderam ser classificadas como 
sendo da mesma família com características semelhantes, atribuindo um valor as 
partículas para representar uma propriedade física. O físico japonês Hideki Yukawa 
(1907 - 1981) sugeriu que a partícula responsável pela força atrativa citada por 
Heisenberg, ainda não tinha sido identificada, mas acreditava que essa partícula teria 
 
5 Na mecânica quântica o termo spin (em inglês "giro") associa-se, sem rigor, às possíveis orientações 
que partículas subatômicas carregadas, como o próton e o elétron, e alguns núcleos atômicos podem 
apresentar quando imersas em um campo magnético. 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A2nica_qu%C3%A2ntica
https://pt.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADngua_inglesa
https://pt.wikipedia.org/wiki/Part%C3%ADcula_subat%C3%B4mica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9trica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Pr%C3%B3ton
https://pt.wikipedia.org/wiki/El%C3%A9tron
https://pt.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAcleo_at%C3%B3mico
https://pt.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9tico
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uma massa maior que a do elétron e inferior à do próton, sendo assim ele chamou 
essa partícula de mésons. A força atrativa ficou conhecida como força forte ou 
interação forte. 
 
Em 1947 o físico brasileiro César Lattes (1924 - 2005) iniciou sua principal 
pesquisa, sobre os raios cósmicos nos Andes Bolivianos, ele utilizava chapas 
fotográficas para detectar esses raios. O resultado dessa pesquisa foi a descoberta de 
uma nova partícula, o méson π. Após essa descoberta, perceberam que quando os 
raios cósmicos atingem as partículas de oxigênio e nitrogênio produzem os mésons. 
Outro fato importante da pesquisa de Lattes é que o méson π, após sofrer decaimento 
tem como produto o méson múon (µ). 
 
Ainda em 1947 os físicos George Rochester (1908 – 2001) e Clifford Butler (1922 – 
1999) descobriram partículas que tinham um comportamento desconhecido, por meio 
de um procedimento experimental em uma câmara de nuvens que tinha uma chapa 
metálica envolto por um campo magnético e um contador Geiger. Na placa era 
produzido um chuveiro penetrante em que uma partícula desintegrava em outras duas 
partículas carregadas, com características desconhecidas que logo foram nomeadas 
de partículas estranhas. Em 1953, o físico americano Murray Gell-Man (1929 – 2019), 
propôs que seria necessário caracterizar essas partículas por meio de números 
quânticos, que ficou conhecidos como estranheza. 
 
 
Em 1958, o físico russo Lev Okun (1929-2019) denominou as partículas que são 
sensíveis à interação forte de hádrons (do grego, grande, massivo) que porsua 
vez, são compostos de dois grupos: os mésons (partículas de massa intermediária), 
de spin inteiro (píons), e os bárions (do grego, pesado) de spin fracionário 
(núcleons), (PINHEIRO; COSTA; MOREIRA,2012) 
 
 
As partículas que não têm interação por meio da força forte, foram classificadas 
como léptons, em contrapartida temos os hádrons que interagem por meio da força 
fraca. 
 
Em 1958, a existência da antimatéria foi confirmada, após várias experimentações 
entre colisões em aceleradores de partículas. A antimatéria foi citada pela primeira vez 
por Dirac ao descobrir o antipróton, sendo a matéria formada por partículas e a 
antimatéria formada por antipartículas. Segundo Neto (2019) “uma das previsões mais 
impactantes da teoria de Dirac foi a da existência de antimatéria”. 
 
Na década de 60, o Gell-Mann mostrou que os hádrons eram formados por 
partículas ainda mais elementares que ele chamou de quarks, com isso foi postulado 
uma nova classificação por meio de modelos matemáticos. No final da década de 60 
Gell-mann recebeu o prêmio Nobel de física. 
 
 
Segundo essa proposta, os bárions seriam compostos de três quarks, 
que apresentavam três sabores, postulados por ele como up (u), down 
(d) e estranho (s) e suas respectivas antipartículas. Assim, para que se 
forme um próton são necessários dois quarks up e um quark down 
(uud). Para um nêutron são necessários dois quarks down e um quark 
up (ddu). Os mésons seriam formados por um par quark-antiquark; por 
exemplo, um píon seria formado por um quark up e um antiquark down 
(u ̅) (PINHEIRO; COSTA; MOREIRA, 2011, p. 74) 
 
 
Após a descoberta dos quarks um questionamento surgiu, por que os quarks livres 
não eram detectados? Como essas partículas têm cargas elétricas, deveriam interagir 
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com a força elétrica, mas isso não era comprovado. Depois percebeu-se que a força 
forte sobrepujava a elétrica. Em1964 Yoichiro Nambu (1921 – 2015), Moo-Young Han 
(1934 – 2016) e Oscar Wallace Greenberg apresentaram um novo número quântico, a 
cor, assim tinham quarks caracterizado pelas cores primárias vermelha, verde e azul, já 
os antiquarks foram caracterizados pelas cores secundarias e os bárions sendo a cor 
branca, pois o número quântico era nulo, ou seja, a soma de todos os quarks. 
 
Em 1964 o físico escocês Peter Ware Higgs propôs a existência de uma partícula 
elementar que poderia explicar a origem da massa das partículas elementares e 
qualquer corpo massivo. A detecção dessa partícula só foi concretizada em 2012 no 
acelerador de partículas Large Hadron Collider (LHC), sendo conhecida como o Bóson 
de Higgs. Essa partícula ficou conhecida como a “partícula de Deus”, por que daria 
massa a todo corpo massivo. Segundo Moreira (2017) quando se pede aos físicos para 
responder, com uma única palavra, por que estamos construindo o Grande Colisor de 
Hádrons (Large Hadron Collider), a resposta curta normalmente é: “Higgs”. A partícula 
Higgs. 
 
O Colisor de Hádrons, ou simplesmente LHC (Large Hadron Collider) foi usado em 
2008 para acelerar prótons coma velocidade muito próxima à da luz, simulando a 
grande expansão do Big Ban com a finalidade de encontrar o bóson de Higgs, que 
teoricamente seria a partícula que teria gerado toda a massa do universo. Foi 
anunciado em Genebra a possível descoberta do bóson de Higgs, a sua existência é 
necessária para o modelo padrão que temos hoje, composto por 17 partículas 
subatômicas e três tipos de interação: eletromagnética, forte e fraca. 
 
No modelo padrão temos a interação de três forças: a forte, a eletromagnética e a 
fraca, mas temos uma quarta força a gravitacional, que faz parte das discussões sobe 
a relatividade geral de Albert Einstein. A interação forte é responsável pela estabilidade 
nuclear, mantém os prótons e nêutrons juntos, impossibilitando um colapso entre 
essas partículas. Sem a força forte os prótons e nêutrons não conseguiria se formar e 
consequentemente o universo não se formaria. A interação eletromagnética tem 
caráter atrativo ou repulsivo, é uma força de longo alcance entre partículas, sendo 
inversamente proporcional ao quadrado da distância entre as partículas. 
 
A interação fraca é a força responsável pelo decaimento nuclear, o primeiro físico a 
citar a interação fraca foi o italiano Enrico Fermi (1901-1954) no ano de 1933, tempos 
depois os físicos Lee, Yang, Feynman e Gell-mann, retomaram as discussões e 
aprimorando as definições da interação fraca, propondo que todos os quarks e léptons 
estão submissos a essa interação. 
 
A interação gravitacional, força de atração entra corpos massivos, foi proposta por 
Isaac Newton (1643-1727), sendo essa força proporcional as massas dos corpos e 
inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles. 
 
Para classificar as particular foi observado a interação com as forças fundamentais. 
Os hádrons são as particular que interagem com a força forte, algumas dessas 
partículas decaem em léptons que sofre influência da força fraca, já os fótons 
interagem apenas com a força eletromagnética e os neutrinos exercem apenas 
interação com a força fraca. As partículas com spin semi-interno são classificadas 
como férmions, já as com spin externo são os bósons. 
 
No ano de 1975 foi descoberto no Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) um 
novo lépton com características semelhantes aos múons, apenas difere por ser mais 
pesado sendo denominado tau. Segundo Endler (2010) temos seis tipos de quarks, u 
(up), d (down), s (strange), c (charm), b (botton) e t (top). Esses quarks também 
classificam como férmions com cargas elétricas fracionadas, ainda dentro do próton 
existem os glúons que também recebem a nomenclatura de bósons e são 
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eletricamente neutros. Na década de 80 foi anunciado pelo Centre Européen pour la 
Recherche Nucléaire (CERN) a detecção de bóson W, consequência da colisão entre 
quarks e glúons, alguns meses depois foi a descoberta do bóson Z0 (bóson 
intermediários que interagem com a força fraca) pelo decaimento de dois léptons 
carregados. 
 
 
Figura 6 – Modelo padrão das partículas elementares. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: (https://www.scielo.br/pdf/rbef/v41n2/1806-9126-RBEF-41-2-e20180124.pdf). 
 
 
Em 1916 Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld (1869-1951), apresentou um 
modelo atômico inspirado na mecânica quântica, em que postulou que as órbitas 
desenvolvidas pelos elétrons tinham a forma circular e elípticas em volta do núcleo 
atômico. Sommerfeld mostrou que existia um número quântico secundário, 
descrevendo suas energias e seu momento angular, assim ele conseguiu explicar por 
que as linhas espectrais apresentavam linhas múltiplas. Esse modelo atômico é um 
aprimoramento da proposta de Bohr, em que o comportamento do elétron é explicado 
pelos diferentes níveis de energia, outra observação importante foi que Sommerfeld 
percebeu que o elétron desenvolvia uma velocidade muito próxima da luz, assim 
baseando sua teoria na relatividade restrita. 
 
 
Figura 7 – Modelo atômico de Sommerfeld. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: https://maestrovirtuale.com/wp-content/uploads/2019/10/Semiclassical-elliptical-orbits.png 
https://www.scielo.br/pdf/rbef/v41n2/1806-9126-RBEF-41-2-e20180124.pdf
https://maestrovirtuale.com/wp-content/uploads/2019/10/Semiclassical-elliptical-orbits.png
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É neste clima que, no período compreendido entre 1925 e 1927, surge a 
denominada Teoria Quântica da Matéria cujos principais elaboradores foram: os 
físicos alemães Werner Karl Heisenberg (Prêmio Nobel de 1932) e Max Born 
(Prêmio Nobel de 1954), o físico inglês Paul Adrien Maurice Dirac e o físico 
austríacoErwin Schrödinger (que junto com Dirac dividiu o Prêmio Nobel de 1933) 
(CHESMAN, 2004. p.153) 
 
 
Com o desenvolvimento da mecânica quântica novas teorias foram sendo 
enunciadas, assim favorecendo um melhor desenvolvimento das teorias atômicas. O 
físico, Louis De Broglie (1892 - 1987), postulou o princípio da dualidade onda partícula, 
no mesmo ano, 1925, o alemão Werner Heisenberg formulou o princípio da incerteza 
enunciando que não podemos definir a velocidade e posição simultaneamente de uma 
partícula, isso levou o cientista austríaco Erwin Schrödinger (1887 – 1961), a calcular 
em qual região existia uma probabilidade favorável para encontrar o elétron na 
eletrosfera, consequência do princípio da incerteza. Erwin Schrödinger postulou o 
conceito central para o modelo atômico atual, o orbital, região próxima do núcleo com 
maior probabilidade de encontra o elétron. 
 
 
O modelo atômico evoluiu, indo em um enorme salto de Rutherford para as ideias 
de Bohr, concepções complementadas mais tarde pelas de Sommerfeld. O elétron 
torna-se uma entidade que ora comporta-se como partícula ora como onda, e os 
trabalhos de Pauli, Heisenberg, Dirac, Schrödinger e muitos outros acabaram 
tornando quase indefinível a nuvem eletrônica dos átomos (TOLENTINO & FILHO, 
1996, p. 4). 
 
 
Figura 8 – Modelo atômico de Schrödinger. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: 
https://sites.google.com/site/cinthyalizbethhdz18/_/rsrc/1475965971201/quimica/modelo-atomico-de-
schrodinger/schrodinger.png?height=180&width=200 
 
 
2.2 Em busca de uma justificativa para o uso da HFC6 
 
 
Durante quase todo o século XX, o ensino de ciências e os seus elementos 
históricos e filosóficos, andaram por caminhos que não convergiam, contudo, houve 
uma reaproximação depois que professores e pesquisadores, perceberam a sua 
importância para uma boa condução do processo de ensino aprendizagem, bem como 
 
6 História da Filosofia e Ciência. 
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para a construção de conceitos, considerando a sua necessidade para o bom 
andamento de um ensino de ciências, não apenas técnico, mas também, como ela é 
construída, com suas limitações, seus contextos éticos, histórico, filosófico, entre 
outros (MATTHEWS, 1995, grifo do autor). 
 
Os Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN), apontam suas potencialidades para 
o ensino de ciências, como, por exemplo, em relação à física: 
 
 
Ao mesmo tempo, a física deve vir a ser reconhecida como um processo cuja 
construção ocorreu ao longo da história da humanidade, impregnado de 
contribuições culturais, econômicas e sociais que vem resultando no 
desenvolvimento de diferentes tecnologias e, por sua vez, por elas sendo 
impulsionado (PCN, 1999, p. 59). 
 
 
Não estamos defendendo aqui que a HFC no ensino seja a componente principal 
do processo, mas, sim, um dos elementos que pode contribuir para a boa condução do 
ensino de ciências, na medida em que ela consegue mostrar que o conhecimento é 
uma construção humana. 
 
Não pretendemos e nem defendemos o seu uso em detrimento do outro. O ensino 
técnico tem sua importância, mas, se for contextualizado, torna-se significativo e 
melhor relacionável com as atividades cotidianas dos indivíduos, pois, ensinar somente 
uma resolução matemática sem mencionar como foi a sua construção, é somente 
doutrinar e não ensinar ciência (Martins, 1990). Na sua obra, Matthews cita A. N. 
Whitehead (1994, p.73): 
 
 
A antítese entre uma educação técnica e uma liberal (contextual) é falaciosa. Não 
pode haver nenhuma educação técnica adequada que não seja liberal, e nenhuma 
educação liberal que não seja técnica: isto é, nenhuma educação que não dê 
ambas as visões, tanto técnica quanto liberal. (p. 73) 
 
 
Portanto, podemos entender que a HFC colabora para uma melhor compreensão 
dos assuntos específicos, introduzindo aos alunos os meios necessários para uma 
investigação científica. 
 
Neste sentido, deixando de lado os conceitos histórico-filosóficos ou até mesmos 
modificando-os, os alunos poderão ter conclusões distorcidas da ciência. Estas 
conclusões estão fundadas em concepções empírico indutivistas, estimulando um 
pensamento de que a ciência pode ter uma verdade absoluta, (Carvalho e Vannucchi, 
2000). 
 
A HFC vai contribuir para que o jovem que tem seu primeiro contato com a física, 
descubra que a ciência em questão foi desenvolvida ao longo dos tempos por pessoas 
comuns, quebrando as anedotas de gênios ou pessoas escolhidas. Os alunos têm que 
desenvolver o senso crítico e o discernimento científico e perceber que todos são 
capazes de produzir ciência, sabendo que demanda esforços e dedicação. 
 
 
Se a ciência é a reunião de fatos, teorias e métodos reunidos nos textos atuais, 
então os cientistas são homens que, com ou sem sucesso, empenharam-se em 
contribuir com um ou outro elemento para essa constelação específica. O 
desenvolvimento torna-se o processo gradativo através do qual estes itens foram 
adicionados, isoladamente ou em combinação, ao estoque sempre crescente que 
constitui o conhecimento e a técnica científicos. (KUHN, 2011, p. 20). 
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Ainda mais, a HFC pode instruir de maneira correta alguns aspectos que geram 
confusões de algumas teorias científicas e destruir muitos ensinamentos equivocados 
contido em livros didáticos existentes em salas de aula. Nesse contexto, esse método 
confronta ideias confusas que se tem da ciência, como o empiricismo e indutivismo 
científico. De acordo com Kuhn, “se a história fosse vista como um repositório para 
algo mais do que anedotas ou cronologias, poderia produzir uma transformação 
decisiva na imagem de ciência que atualmente nos domina” (KUHN, 2011, p.9) 
 
Portanto, a História e Filosofia da Ciência podem ajudar a melhorar o ensino de 
ciências, mas é preciso tomar cuidado para que não cometamos os equívocos 
mencionados durante o texto. 
 
 
3 METODOLOGIA 
 
 
O trabalho aqui proposto é baseado no modelo de revisão integrativa apresentada 
por Souza et al. (2010), tendo sido baseada num levantamento bibliográfico que tratava 
do tema em questão, o que possibilitou a síntese de um conhecimento e a sua 
incorporação a uma aplicabilidade de resultados de estudos significativos na prática. 
 
A ampla amostra, em conjunto com o sequenciamento cronológico do 
desenvolvimento dos modelos atômicos, aqui apresentados, devem gerar um 
panorama consistente e compreensível de conceitos complexos, teorias ou problemas 
de educação relevantes para o ensino da física atômica. 
 
Buscamos de maneira simples e inequívoca apresentar o desenvolvimento do 
processo de evolução da constituição da matéria, através de uma espécie de linha do 
tempo, para que toda a sua construção fosse percebida, com o intuito de 
demonstrarmos a importância dos pensamentos e de suas consequências para o 
desenvolvimento de conceitos, descobertas e avanços científicos. 
 
Ao final, mostramos em que patamar se encontra esse processo através da física 
de partículas e todas as suas implicações para o desenvolvimento tecnológico e suas 
aplicações nas diversas áreas que constitui o conhecimento humano, apontando 
previsões para uma agenda que pressupõe a inserção imediata do ensino da Física 
Contemporânea (Moderna) na educação básica, sob pena de não conseguirmos 
avançar nessas discussões e consequentemente ficarmos fora de todo esse processo 
que tanto tem gerado riquezas mundo afora. 
 
 
4 RESULTADOS E ANÁLISE 
 
 
O modelo padrão sugere a existência de novas partículas. A descoberta do bóson 
de Higgs é apenas o início do que estar por vir. O futuro da física de partícula sem 
sombra de dúvida encontrar-se no Large Hadron Collider (LHC), acelerador em formato 
de anel com aproximadamente 27 quilômetros de circunferência, custando US$10 
bilhões nasua construção, hoje precisa de mais de 10 mil cientistas diariamente. 
 
A imagem abaixo sintetiza um pouco do que já foi possível descobrir a partir da 
tecnologia dos aceleradores, desde os mais primordiais até o mais avançado de todos 
que é o LHC. 
 
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Tabela 1 – Demonstração da importância dos detectores para a descoberta de 
novas partículas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Pedro Abreu, CERN, 2011. 
 
 
O funcionamento do LHC consiste em acelerar partículas eletricamente carregadas 
por meio de campos, para que elas cheguem o mais próximo da velocidade da luz e 
entrem em rota de colisão, onde as forças elétricas e nucleares terão uma intensidade 
muito grande, podendo originar outras partículas. 
 
Ainda hoje temos questões para serem respondidas sobre a matéria e a 
antimatéria, que deveriam ter sido criadas em quantidades iguais, mas, hoje sabemos 
que no Universo existe matéria em maiores quantidades, outro problema sem resposta 
é a assimetria da matéria-antimatéria. 
 
A supersimetria é uma nova teoria que vem sendo estudada afins de comprovação 
desde 2009, mas que até hoje não foi encontrado dados para validação. A física de 
partícula tem contribuído para a busca de explicações para entender melhor a matéria 
escura e a energia escura, fenômenos que desafiam a comunidade científica na busca 
do seu entendimento em breve. 
 
Sabemos da importância dos alunos terem contato com a física moderna na 
educação básica, mas é evidente a falta de professores com formação adequada e 
dispostos a apresentarem o que temos de mais novo no ensino da física. Os livros 
didáticos muitas vezes não apresentam um recorte histórico sobre a evolução da teoria 
atômica, consequência disso o aluno não é apresentado as competências da física 
contemporânea, assim deixando um espaço vazio que corresponde a pouco mais de 
100 anos de desenvolvimento teórico na física. 
 
O professor deve apresentar o modelo padrão da física de partícula de forma 
atrativa e simplificada, deixando o formalismo matemático de lado, assim facilitando a 
compreensão dos alunos. Outro fator importante é que a física de partícula está 
intrinsicamente ligada ao desenvolvimento tecnológico, com isso fica mais fácil criar 
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uma sequência didática que relacione esses conceitos com o meio tecnológico que os 
discentes estão inseridos. 
 
Isso mostra a importância de o professor de física estar em constante atualização 
na sua prática de ensino. Sabemos que as partículas elementares são apenas um 
ponta pé inicial para a evolução conceitual desse campo de pesquisa, além disso o 
professor tem a difícil tarefa da alfabetização científica. 
 
O presente trabalho trouxe uma cronologia histórica partindo de Tales de Mileto e 
seu elemento primordial. É importante o professor de física ter esse referencial na 
história do pensamento científico, já que são ideias primárias que levantaram a 
questionamentos que desmistificaram crenças e que posteriormente com Leucipo e 
Demócrito surgiram as primeiras discussões a respeito do átomo. 
 
O texto nos permite questionar se o pensamento primitivo sobre o átomo estava 
correto, ou será que ao longo do tempo a ideia de que essa partícula era realmente 
indivisível permaneceu. Anos depois Dalton reafirma de que o átomo seria indivisível, 
mas Thomson refuta essa ideia quando ele descobre a existência de uma partícula 
menor que ele chamou de elétron. Assim o texto como apoio para as aulas, nos 
permite inferir questionamentos sobre as indagações que os cientistas tinham ao tentar 
explicar a matéria, e posteriormente a quebra de teorias que ao logo do tempo foram 
se tornando incompletas para responder a novos questionamentos. 
 
O Artigo nos dá suporte para discussões sobre as principais características dos 
modelos atômicos, passando inicialmente pelo modelo de Dalton que ficou conhecido 
como bola de bilhar, por ser uma esfera massiva e indivisível. Depois Thomson tornou 
público a existência do elétron e assim formulou o seu modelo atômico, em seguida 
temos a apresentação do modelo de Rutherford em que ele propôs a existência de um 
núcleo que seria a parte central e os elétrons o orbitavam, já Bohr postulou seu modelo 
que ficou conhecido como modelo planetário por conta das suas orbitas circulares. 
Essas são discussões básicas que o trabalho propõe como um conhecimento prévio 
para uma introdução a física de partícula, o texto traz essa passagem e só assim inicia 
os questionamentos sobre as partículas fundamentais. 
 
Na sequência o texto mostra o surgimento das chamadas partículas elementares, 
quebrando a ideia de que o átomo era apenas formado pelo núcleo, elétrons e prótons. 
Para grande maioria dos alunos os conceitos trabalhados além da composição básica 
do átomo (nêutrons, elétrons e prótons) é novidade, então é nesse ponto que o texto 
tem um cuidado de apresentar as principais partículas elementares de maneira simples 
sem a presença do cálculo, assim o aluno vai ter uma compreensão histórica sobre a 
temática. 
 
A apresentação das partículas elementares aparece no texto de forma cronológica, 
citando os cientistas e os métodos aplicados para a detecção delas. Ainda temos o 
modelo atômico de Sommerfeld que é uma evolução do modelo atômico de Bohr, esse 
modelo é pouco conhecido e quase não é discutido na educação básica, depois temos 
o modelo atômico de Schrödinger, que faz parte das discussões da mecânica quântica, 
um modelo mais refinado, que é ignorado no ensino médio, aqui trazemos esses dois 
modelos de forma simples apenas citando na cronologia da evolução da teoria atômica, 
assim é uma forma do aluno conhecer esses modelos sem precisar entrar na parte 
formal da mecânica quântica. 
 
A proposta é que o aluno adquira conhecimento básico sobre a evolução dos 
modelos atômicos e as descobertas das partículas elementares, por meio de uma linha 
do tempo sem adentrar aos cálculos matemáticos, assim entendemos que o discente 
terá conhecimento para reconhecer os modelos atômicos e seus respectivos 
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responsáveis, como também reconhecer na história da física que no último século 
tivemos grandes descobertas de pequenas partículas, que representa um salto na 
evolução da física. 
 
 
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 
 
Esta investigação nos permitiu fazer uma reflexão sobre o Ensino de Física através 
do uso de parte da história do desenvolvimento dos modelos atômicos. Durante todo o 
processo em que fomos apresentando de maneira cronológica essa evolução, ficou 
claro a importância do uso da HFC, como um elemento que permite demonstrar que a 
ciência é feita por pessoas abnegadas que vão ao longo dos tempos dando suas 
contribuições para a sua construção. Isso desmistifica a ideia de “gênios” e “pais da 
ciência” que muitas vezes é superdimensionado em livros didáticos e 
consequentemente no processo de ensino. 
 
Os avanços que foram possíveis, sobretudo, nos últimos 50 anos devido à 
compreensão da estrutura da matéria geraram riquezas e dividendos para países e 
empresas que investiram pesado no desenvolvimento de produtos e tecnologias que se 
encontram altamente difundidos em toda sociedade, independentemente de sua 
posição social. 
 
Assim sendo, é altamente recomendável que o negligenciamento deste tema possa 
ser cessado, não apenas na educação básica, mas, sobretudo, nos cursos de 
formação de professores, sob pena de não conseguirmos quebrar esse ciclo vicioso 
que se perpetua no processo de ensino das escolas e centros de formação do Brasil. 
 
Por fim, recomendamos a popularização do ensino de ciências nos diversos níveis 
da sociedade, através de ações quepossam levar o conhecimento científico e 
tecnológico, para que o negacionismo que se encontra altamente presente em nossa 
sociedade possa ser combatido através da participação dos jovens nesse processo de 
construção e difusão científica. 
 
 
 
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